《中国科学：技术科学》2024年第11期发表了题为“防热结构多尺度热效应数值预测、飞行验证与定向调控”的研究论文，基于异质多尺度理论，提出了非均质多尺度格点型有限体积方法（HMM-CVFVM）跨尺度传热特性预测方法，实现了复合材料、复杂结构多尺度热效应的有效预测，并开展了模型飞行试验验证。杨肖峰, 肖光明, 刘琦, 等. 防热结构多尺度热效应数值预测、飞行验证与定向调控. 中国科学:技术科学, 2024, 54: 2193–2205复合材料、复杂结构广泛应用于新一代飞行器热防护系统，使热防护系统呈现出宏观-细观多尺度热效应新特征，给防热效能的精细预测与热防护系统的轻量化设计带来极大挑战。论文针对防热结构多尺度热行为，基于异质多尺度理论提出了HMM-CVFVM跨尺度传热特性预测方法，并结合微结构智能重构算法，实现了真实复合材料多尺度热效应的有效预测。
![]()
多孔介质防热结构导热的智能重构
随机夹杂复合材料示意图
基于直接CVFVM、HMM-CVFVM温度分布云图
通过模型飞行试验，获得了跨尺度热效应预测方法的飞行验证结果。基于多尺度热行为利用和热量定向传输思想，采用3D打印设计并制备了陶瓷点阵超结构新型热防护结构样件，获得了数值模拟、地面实验和飞行试验多源数据，实现了减重与控温双重成效。陶瓷点阵超结构几何模型及其代表性单元. (a) Gibson-Ashby单元; (b) 四面体单元; (c) 八面体单元; (d) 十四面体单元
两种构型的温度分布云图. (a) 十四面体单元点阵结构; (b) Gibson-Ashby单元点阵结构
论文建立的防热结构多尺度热效应预测方法和基于微结构热适应的调控方法，可为热防护系统研制提供精细的评估和设计手段，为新型飞行器研发提供理论和技术支撑。
![]()
